不同煤阶煤储层应力敏感性差异及其对煤层气产出的影响

通过开展鄂尔多斯盆地东缘高中低煤阶不同含水饱和度煤储层应力敏感性实验,研究了煤储层渗透率动态变化规律及其对煤层气产出的影响。实验结果证实:不同煤阶煤储层渗透率随有效应力的增加均呈现负指数函数降低的规律。在有效应力小于5 MPa时,煤储层渗透率随有效应力增加快速下降73%~95%,平均87%,煤储层应力敏感性最强;有效应力在5~10 MPa时,渗透率随有效应力增加而较快下降5%~18%,平均10.4%,煤储层应力敏感性较强;而当有效应力大于10 MPa后,渗透率随有效应力的增加下降速度减缓,应力敏感性减弱。实验结果表明中高煤阶煤储层应力敏感性随有效应力增加要弱于低煤阶。随着煤样含水饱和度的增加,煤储层应力敏感性也逐渐增强。根据煤储层渗透率动态变化规律提出了煤层气井排采过程中应遵循缓慢—保压—持续的排采工作制度,才能获得煤层气最大产出量。     

煤层气储层毛管压力对煤层气开发效果的影响

为研究煤层气储层毛管压力对煤层气开发的影响,基于润湿性实验和现场生产数据,提出了毛管压力对煤层气封堵的机理及类型,进而提出了3种煤层气储层类型及其生产曲线。结果表明:研究区煤岩为水湿,毛管压力在煤层气产出过程中为阻力;甲烷气体生成后在毛管压力及储层静水压力作用下吸附在煤岩孔隙表面,当孔隙中气体压力小于突破压力时,气体被封闭在孔隙中;根据毛管压力对气体的封堵类型差异,可将煤层气储层划分为毛管力圈闭型、欠饱和型和饱和型3种类型,其中毛管力圈闭型储层的毛管压力大于孔隙中气体压力,持续排水降压不能克服毛管压力,开发效果最差;欠饱和型储层孔隙中气体压力大于毛管压力,可通过持续排水降低静水压力使气体持续产出,开发效果相对较好;饱和型储层孔隙中气体压力大于气体突破压力,不需要排水降压甲烷气体即可产出,能够实现高产稳产。     

煤层气的储层特征及其对煤层气解吸的影响

煤层既是煤层气的源岩又是储集层,煤层气从煤层中的解吸受众多因素影响,其中煤层的储层特征就是其重要影响因素之一。文中从煤储层的孔隙结构特征、渗透性、储层压力、埋藏深度、温度、水分、煤阶和煤岩显微组分等方面,分析了它们对煤层气从煤中解吸的影响,力求为煤层气解吸机理研究和煤层气开采提供一定的理论支持。     

煤层气储层损害机理与保护钻井液的研究

采用X射线衍射、扫描电镜、泥页岩膨胀实验、页岩分散实验、薄片分析、压汞分析、润湿性测试和敏感性评价等手段分析了山西沁水盆地煤层气储层的损害机理。在此基础上进行了针对性的保护对策研究,优选出了表面润湿性改善剂SD-905,水敏性抑制剂SMYZ-2,并最终研制出了山西沁水盆地煤层气储层的钻井液：0.4%SD-905+0.5%SMYZ-2溶液,其对煤层气储层岩样湿态下的渗透率损害最低。     

潞安—晋城矿区煤层气开发前景分析

分析了潞安－晋城（新区）矿中主煤储层的平均含气担、饱和度、临界解吸压力、理论采收率以及煤层甲烷解吸率、可解吸量等数据，得出本区主煤储层平均解吸率约为37％，高于全国其它地区。     

煤层气井排采中不同应力机制下含断裂煤储层稳定性分析

排采过程中地应力动态调整易导致储层断裂失稳破坏,影响煤层气井开采效率.为研究不同应力机制条件下煤层气井排采过程中含断裂煤储层的稳定性,基于煤储层地应力动态变化模型,推导了不同应力机制下含断裂煤储层稳定性判别模型,分析了排采过程煤储层断裂稳定性变化规律,提出了含断裂煤储层稳定性评价指标(Fcr).根据实际数据,对沁水盆地...     

煤储层水文地质特征及其煤层气开发意义研究综述

我国煤层气资源开发具有广阔的前景,煤储层水的演化过程及其在煤层气开发过程中的运移规律对煤层气的富集和产能有重要影响。文章阐明了煤储层水的组成、性质、来源及同位素年代学研究进展;分析了煤储层水运移过程中压降漏斗的扩展规律和井间干扰机理,探讨了煤储层水运移过程中可能造成的储层伤害,并根据煤储层水的演化过程及其在煤层气开发中的运移规律,对煤层气开发提出几点建议。研究总结表明：(1)煤储层水来源于原始沉积水、渗入水、深成水以及成岩水,原始沉积水的钠氯系数(r_Na⁺/r_Cl^-)<0.5,肖勒系数IBE>0.129,矿化度>10 000 mg/L;渗入水则与原始沉积水相反,深层水的δD介于-80‰～+40‰,δ¹⁸O介于+7‰～+9.5‰,成岩水δD介于-65‰～-20‰,δ¹⁸O介于+5‰～+25‰;(2)煤储层水地球化学特征对煤层气的富集、开发有重要指示意义,煤层气高含气区通常具有钠氯系数、脱硫系数、镁钙系数小,变质程度高的特点,低含气区反之;(...     

煤层气钻井对储层的伤害机理分析

加快煤层气的勘探与开发对我国改善能耗结构,缓和能源紧张状况,减少环境污染,保障煤矿井下安全都具有重大意义。由于煤储层有其自身的特点,在勘探过程中比常规油气层更容易受到伤害,文章在介绍了煤储层及煤层气井的特点基础上,分析了钻井过程中钻井液和钻井压力对储层的伤害机理,并指出了钻井过程中应注意的问题。     

青海江仓矿区煤储层特征及煤层气资源评价

青海木里煤田江仓矿区含煤面积大,煤炭资源丰富.结合木里煤田江仓矿区地质情况分析了煤储层特征,在使用吸附法分析矿区煤样晶的基础上,探讨了该区微观空隙结构以及割理对煤层气的影响作用.体积法也被用于计算江仓矿区地质资源量.结论为:①江仓矿区煤厚变化大、总厚度大、煤层间距小,有机组分以镜质组和情质组为主,壳质组含量很少,这些均有利于煤层气的形成;②研究区储层物性较好,有利于煤层气的赋存及开采;③江仓矿区地质资源量共57.41亿m3,平均资源丰度1.04亿m3/km2.     

构造煤储层煤粉产出机理及防治对策

煤层吐粉是煤层气排采中普遍存在的问题,特别是构造煤储层吐粉更加严重,已成为影响煤层气井高效开发的关键问题之一,为此,本文根据构造煤储层的实际情况,从影响构造煤储层出粉的地质因素和开采因素对煤粉成因及排出过程进行系统分析,进而阐述构造煤储层煤层气井的煤粉产出机理,在借鉴国内外其他煤层气井煤粉防治技术的基础上,提出了适合构造煤储层煤层气井的煤粉防治对策,建立科学的控制煤粉产出的技术方法,为构造煤储层煤层气井高效开发中的煤粉防治提供有效的技术途径。     

煤岩显微组成对煤储层吸附能力的影响分析

基于中石化三个主要勘探区资料统计,详细分析了煤岩显微组分对煤储层吸附能力的影响,探讨了其影响机理.发现研究区内煤的兰氏体积与镜质组含量关系中不是连续渐变的,在R0＞2.0%的阶段且惰质组含量大于30%时,煤样的兰氏体积仍大于30m3/t,表现为较高的吸附能力,指出在中石化三个研究区R0＞2%的煤储层中,在含气饱和度不是太低的情况下,镜质组含量的高低不影响煤层气的开采价值.本文的研究方法与结果为以后的勘探开发提供一定的借鉴作用.     

两淮煤田煤储层孔-裂隙系统与煤层气产出性能研究

借助于光学显微镜显微裂隙分析、压汞孔隙分析及低温氮吸附试验等手段，研究了两淮煤田煤储层孔、裂隙系统发育情况.研究发现该区煤储层孔、裂隙系统具有如下特征：① 显微裂隙非常发育，且多以宽度小于5 μm且长度小于300 μm的裂隙为主体；② 孔隙度较小，且孔隙类型中吸附孔（0～100 nm）远比渗流孔（大于100 nm）发育；③ 吸附孔多为连通性较差的一端封闭的平行板毛细孔.这种两极、双峰分布的孔裂隙系统结构，有利于煤层气的聚集，但对煤层气的开采不十分有利.     

煤层气储层损害机理及应对措施

针对山西沁水盆地南部中高阶煤储层,利用X射线衍射、溶剂抽提后质谱分析、扫描电镜、低温氮吸附和压汞法,测试了钻井液组分对煤岩有机分子结构、割理和基质孔隙的影响特征;开展了压力波动条件下,不同类型钻井液对煤储层应力敏感性、钻井液滤失量以及钻井液侵入后的储层损害的对比实验。分析认为减小煤层气储层损害需要综合考虑钻井液组分和钻井工程两方面因素,钻井液中淀粉类、纤维素类组分对煤岩的物理化学性质产生较大影响,压力波动是导致储层损害的主要推手。煤层气水平井钻井过程中,泡沫钻井液可以减少钻井液对煤储层的侵入量,清水钻井液侵入煤储层后的渗透率损害率最低,减小钻井压力波动是稳定井壁和保护储层重要工程措施。     

煤储层孔隙研究现状及其意义

本文对前人就煤储层孔隙特征研究的方法和成果进行了初步总结，提出了针对煤层气抽放的煤储层孔隙研究方向。     

钻井过程中煤层气储层损害机理研究

由于煤层气储层的特殊性,钻井过程中容易造成储层损害,研究钻井过程中煤层气储层损害机理具有重要的实际意义。在分析山西沁水盆地煤层气储层特征的基础上,对钻井过程储层损害因素进行实验研究。过平衡钻井方式、毛细现象、钻井液滤液及固相颗粒侵入、水敏损害、聚合物滞留以及钻井液滤液与煤层水不配伍或配伍性差是煤层气钻井过程中储层损害主要因素。在过平衡钻井过程中,钻井液滤液及固相颗粒侵入速度、侵入半径和侵入深度随压差增加而增大。采用欠平衡钻井技术、减少钻井液滤液及固相颗粒侵入以及使用处理后煤层气采出水和可降解聚合物配制钻井液是减少储层损害程度有效措施。     

煤储层能量及其对煤层气开发的影响——以郑庄区块为例

煤储层内不同相态物质在地层演化过程中积聚有不同类型能量。为明确煤层气开发过程中,不同相态物质状态随能量变化而发生改变及其对煤层气开发影响,利用单位体积弹性变形势能公式和等效弹簧模型计算煤岩基块弹性势能及裂缝开度最大缩减量;利用朗格缪尔等温吸附公式和理想气体等温膨胀做功公式推算等温条件下吸附煤层气膨胀能;利用纳维-斯托克斯方程定性分析煤层水压强能、重力势能和动能间转化关系;利用氦气、甲烷和去离子水渗透率测试平行试验研究影响煤岩导流能力主要因素。综合分析煤层气开发全过程中,各相态物质间能量转化及各物质状态改变;并于郑庄区内选定地质条件相似但能量特征不同4个相邻煤层气井组,结合各自产出特征和局部煤储层能量特征,探讨煤储层能量对煤层气开发影响。结果表明:在系统能量平衡被打破之后,煤岩通过膨胀对外做功释放弹性势能,引发裂隙开度缩减;吸附煤层气是煤层气产出动力源,通过解吸、扩张释放膨胀能,同时持续侵占煤层水流动空间;裂缝开度缩减会阻碍煤层水压强能与吸附煤层气膨胀能间联系,使后者不再随前者变化而改变。研究认为:煤层水压强能越大,煤储层产水潜力越强;吸附煤层气膨胀能越大,越利于煤层气产出;煤岩基块弹性...     

寺家庄井田含煤地层煤层气赋存层位研究

在总结阳泉矿区寺家庄井田含煤地层发育特征的基础上,从气测录井检测入手,分析了煤层气即时含量高的含煤地层层位,依据煤岩性质和煤层厚度2个方面对含煤地层具有较高开发潜力的层位进行预测,结果显示8~#煤和15~#煤具有较大的煤层气开发潜力。气体碳同位素分析结果显示8~#煤中的气体并不包含来自于下伏煤层的煤层气,15~#煤的气体有向上运移的迹象。研究成果可指导地面煤层气井的开发。     

吐哈盆地煤储层物性特征研究及煤层气资源前景

在详细研究吐哈盆地煤储层物性的基础上，对该盆地煤层气前景进行了初步评价。根据煤储层的孔隙分布特征、渗透性及对甲烷的吸附能力，吐哈盆地可分为：①盆地南部沙尔湖预测区及大南湖预测区的贫气区；②北部坳陷及哈密坳陷的低中煤层气富集的中渗区；③盆地西部的艾维尔沟矿区、托克逊坳陷及东部的野马泉勘探区为中等煤层气富集的低渗区。认为今后煤层气研究工作重点区域应放在有利煤层气储存的地区。     

不同煤储层条件下煤岩微孔结构及其对煤层气开发的启示

在现场宏观观测的基础上,采用显微镜下观测、镜质组反射率测试及低温氮吸附方法,对沁水盆地和淮北煤田不同矿区煤岩的变质变形作用与微孔结构特征进行了深入研究。结果表明：高变质强变形-较强变质煤储层（Ⅰ类）和中变质较强变形煤储层（Ⅲ类）有利于煤层气的富集,不利于煤层气的扩散和渗流;高变质弱变形煤储层（Ⅱ类）和中变质弱变形煤储层（Ⅳ类）较有利于煤层气的富集,也有利于煤层气的渗流;低变质强变形煤储层（V类）有利于煤层气的富集,但不利于煤层气的解吸和渗流。由此,沁水盆地南部及淮北煤田中南部是煤层气勘探开发的有利区域。     

构造煤煤层气解吸阶段分析及最大瞬时解吸量计算

为了探求构造煤煤层气解吸阶段瞬时特征,选取平顶山五矿的构造煤和原生结构煤,分别在20、30、40℃下进行了甲烷等温吸附/解吸试验,以试验结果为基础构建了基于兰氏方程曲率的煤层气解吸阶段模型,并依据此模型分析了构造煤煤层气解吸阶段,探讨了构造煤煤层气最大瞬时解吸量.结果表明:随温度的逐渐升高和煤体破坏程度的增大,原生结构煤和构造煤的低效解吸阶段、缓慢解吸阶段、高效解吸阶段及敏感解吸阶段总体向低压方向偏移,启动压力、转折压力和敏感压力表现出减小趋势,相比原生结构煤,构造煤的大部分启动压力和转折压力更低,整个解吸阶段具有更明显的向低压偏移的特征;较大的兰氏体积使得高效解吸和敏感解吸阶段前移;同时,随着温度的升高,原生结构煤和构造煤的煤层气最大瞬时解吸量呈减小趋势.